摘要：隨著自動化控制技術的不斷發(fā)展，可編程控制器(PLC)在工業(yè)生產(chǎn)中的應用越來越廣泛。自控系統(tǒng)的運行狀況直接影響到生產(chǎn)運行的連續(xù)性和企業(yè)的經(jīng)濟效益。系統(tǒng)的抗干擾能力是關系到整個系統(tǒng)可靠運行的關鍵。

　　關鍵詞：可編程控制器;抗干擾

　　Abstract: With the continuous development of automatic control technology, the programmable logic controller (PLC) is more widely used in industrial production. The automatic control system was directly impact on the continuity of the production run and the economic efficiency of enterprises. Anti-jamming capability of the system is the key to the reliable operation of the entire system.

　　Key words: PLC; anti-jamming

　　中圖分類號：TP342+.3 文獻標識碼：A 文章編號：A

　　自控系統(tǒng)所使用的各種型號PLC中，一般都是CPU中央控制單元集中安裝在控制室，其他擴展機架安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和控制設備附近，通過通訊電纜連接組成一個完整的控制系統(tǒng)。通訊電纜就不可避免的處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。干擾就成為一個不可忽視的問題。

　　1. 電磁干擾類型及其影響

　　影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位就是干擾源。

　　干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、干擾發(fā)生頻率和干擾模式來劃分。按干擾產(chǎn)生的原因不同，分為放電干擾、浪涌干擾、高頻振蕩干擾等;按干擾發(fā)生頻率不同，可分為持續(xù)干擾、周期干擾、突發(fā)發(fā)干擾等;按干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。

　　共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。共模干擾是信號對地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的同方向電壓迭加所形成。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的，這種干擾疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。

　　2. 電磁干擾的主要來源

　　2.1 來自空間的輻射干擾

　　空間輻射電磁場(EMI)主要是由電力網(wǎng)絡、電氣設備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾，其分布極為復雜。若PLC系統(tǒng)置于其射頻場內(nèi)，就會受到輻射干擾，其影響主要通過兩條路徑：一是直接對PLC內(nèi)部的輻射，由電路感應產(chǎn)生干擾;二是對PLC通信網(wǎng)絡的輻射，由通信線路感應引入干擾，一般通過設置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護

　　2.2 來自系統(tǒng)外引線的干擾

　　主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較為嚴重，主要有下面三類：

　　第一類是來自電源的干擾。PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電，由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓和電流，尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化、開關操作浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。

　　第二類是來自信號線引入的干擾。與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視;二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾，這種往往非常嚴重。

　　第三類是來自接地系統(tǒng)混亂的干擾。接地是提高電子設備電磁兼容性的有效手段之一，正確的接地既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發(fā)出干擾;而錯誤的接地反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)無法正常工作。

　　此外，屏蔽層、接地線和大地可能構成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)會出現(xiàn)感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂或死機。

　　2.3 來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾

　　主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路相互輻射、模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。這都屬于PLC制造廠家對系統(tǒng)內(nèi)部進行電磁兼容設計的內(nèi)容，因此用戶要選擇技術成熟、性能優(yōu)良的設備。

　　3. 抗干擾設計

　　為了保證系統(tǒng)在工業(yè)電磁環(huán)境中免受或少受內(nèi)外電磁干擾，必須從設計階段開始便采取三個方面抑制措施：抑制干擾源、切斷或衰減干擾的途徑、提高設備的抗干擾能力。這三點就是抑制電磁干擾的基本原則。

　　PLC控制系統(tǒng)的抗干擾是一個系統(tǒng)工程，要求制造單位設計生產(chǎn)出具有較強抗干擾能力的產(chǎn)品，且有賴于使用部門在工程設計、安裝施工和運行維護中予以全面考慮，才能保證系統(tǒng)的電磁兼容性和運行可靠性。進行具體工程的抗干擾設計時，應主要注意以下兩個方面。

　　3.1 設備選型

　　在選擇設備時，首先要選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)品，其包括了電磁兼容性，尤其是抗外部干擾能力;其次還應了解生產(chǎn)廠家給出的抗干擾指標，如共模抑制比、允許在多大電場強度和多高頻率的磁場強度環(huán)境中工作等;另外是靠考查其在類似工作中的應用實績。

　　3.2 綜合抗干擾設計

　　主要考慮來自系統(tǒng)外部的幾種抑制措施，內(nèi)容包括：對PLC系統(tǒng)及外引線進行屏蔽以防空間輻射電磁干擾;對外引線進行隔離、濾波，特別是動力電纜應分層布置;正確設計接地點和接地裝置，完善接地系統(tǒng)。

　　4. 主要抗干擾措施

　　4.1 采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾

　　在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源(如CPU電源、I/O電源等)、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的。現(xiàn)在對于PLC系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好的電源，卻忽視了對于變送器供電電源以及和PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表供電電源。所以對于變送器和共用信號儀表供電應選擇分布電容小、抑制帶大的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。此外，在線式不間斷供電電源也具有較強的干擾隔離性能，是PLC控制系統(tǒng)的理想電源。

　　4.2 正確選擇電纜的和實施敷設

　　不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，信號電纜應按傳輸信號種類分層敷設，嚴禁用同一電纜的不同導線同時傳送動力電源和信號;避免信號線與動力電纜靠近平行敷設，以減少電磁干擾。金屬走線槽和金屬穿線管可以用作信號線的外屏蔽層，但應至少兩端接地。

　　4.3 硬件濾波及軟件抗干擾措施

　　信號在接入計算機前，在信號線與地間并接電容，以減少共模干擾;在信號兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。

　　由于電磁干擾的復雜性，要根本消除干擾影響是不可能的，因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設計和組態(tài)時，還應在軟件方面進行抗干擾處理。

　　4.4 完善接地系統(tǒng)

　　接地的目的通常有兩個，一為了保護人身、設備安全;二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。

　　總之，在工程的設計階段考慮干擾的抑制問題，可用的方法很多而且非常直接有效，價格也低廉;如果等到系統(tǒng)運行后發(fā)現(xiàn)問題再去解決，那就要花費更多的精力和時間，而且有可能會無法徹底消除。